KR20140087189A - 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다운 링크와 업링크의 스위칭 타이밍을 정확하게 동기시킬 수 있으며, 스위칭 타이밍이 변경되더라도 능동적으로 적응할 수 있는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템에 관한 것으로서, 동기 모듈을 통하여 기지국으로부터 수신한 신호 프레임을 분석하여, 시분할 방식으로 구분되는 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 위한 동기 신호를 추출하고, 중계 모듈을 통해 상기 동기 모듈로부터 추출된 동기 신호에 기초하여 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 수행함으로써, 다운링크 구간에서 상기 기지국으로부터 신호 프레임을 수신하여 사용자 장치로 전달하고, 업링크 구간에서 상기 사용자 장치로부터 수신된 신호를 상기 기지국으로 전송하도록 한다.

Description

시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템{Relay system for mobile communication service based on TDD}

본 발명은 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다운 링크와 업링크의 스위칭 타이밍을 정확하게 동기시킬 수 있으며, 스위칭 타이밍이 변경되더라도 능동적으로 적응할 수 있는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템에 관한 것이다.

이동 통신 서비스 시장은 3세대(Third-generation)에서 4세대(Fourth-generation)로 전환되고 있는 과도기에 있다. 많은 4세대 이동 통신 사업자들이 FDD(Frequency Division Duplex) 방식을 사용하고 있지만 TDD(Time Division Duplex) 방식도 2012년 국제전기통신연합(ITU)로부터 4G 기술 표준으로 선정되면서 점차 영향력이 커지고 있다.

이러한 TDD 방식을 적용한 LTE(Long Term Evolution) 방식인 TD-LTE(Time Division-LTE)는 다운 링크와 업 링크의 주파수를 동일하게 하되, 일정 시간 간격으로 다운 링크와 업 링크가 교대로 해당 주파수를 사용하여 신호를 전송하는 방식을 의미한다. 이러한 TD-LTE 서비스에서는, 다운 링크와 업 링크 간의 스위칭 타이밍이 정확하게 동기되어야 안정적으로 동작할 수 있다.

한편, 이동통신시스템에서는 통신 커버리지를 보다 효율적으로 확장하거나 통신 커버리지 내의 음영지역을 최소화하고자 RN(Relay Node), Repeater 또는 소형 기지국 장비인 RRH(Remote Radio Head)을 통해서 기지국의 일부 기능을 대체하도록 하는 중계 시스템이 이용되고 있다.

이러한 중계 시스템은, 기지국으로부터 신호를 수신하여 사용자 장치로 전송하고, 사용자 장치로부터 전송된 신호를 수신하여 기지국으로 전달함으로써, 기지국의 통신 커버리지의 경계 혹은 음영 지역에 위치한 사용자 장치의 통신 품질을 향상시키거나, 상기 기지국의 통신 커버리지를 확장시킬 수 있다.

그런데, TD-LTE 기반, 즉, 시분할 방식 기반의 이동통신시스템의 경우, 이러한 중계 시스템에서도, 기지국과 다운링크와 업 링크의 스위칭 타이밍에 정확하게 동기되어 동작하여야 한다.

이러한 배경에서 제안된 본 발명은 다운 링크와 업링크의 스위칭 타이밍을 정확하게 동기시킬 수 있으며, 스위칭 타이밍이 변경되더라도 능동적으로 적응할 수 있는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템을 제공하고자 한다.

상술한 과제의 해결수단으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템은, 기지국으로부터 수신한 다운링크의 신호 프레임을 분석하여, 시분할 방식으로 구분되는 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 위한 동기 신호를 추출하는 동기 모듈; 및 상기 동기 모듈로부터 추출된 동기 신호에 기초하여 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 수행함으로써, 다운링크 구간에서 상기 기지국으로부터 신호 프레임을 수신하여 사용자 장치로 전달하고, 업링크 구간에서 상기 사용자 장치로부터 수신된 신호를 상기 기지국으로 전송하는 중계 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 중계 시스템에 있어서, 상기 동기 모듈은 상기 신호 프레임으로부터 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), MIB(Master Information Block), SIB(System Information Block) 및 RS(Reference Signal) 중 하나 이상을 순차적으로 검출하고, 분석하여 상기 다운링크와 업링크의 시작 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성할 수 있다.

더하여, 상기 동기 모듈은, 베이스밴드 모뎀, RF 송수신기를 포함하여, 상기 다운링크의 신호 프레임로부터 PSS, SSS, MIB, SIB, RS 중 하나 이상의 검출 및 분석을 수행하여 상기 동기 신호를 생성하는 신호 처리부; 및 상기 신호 처리부로부터 생성된 동기 신호를 중계 모듈에서 사용 가능하도록 조정하여 상기 중계 모듈로 전송하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 동기 모듈의 제어부는 상기 신호 처리부로부터 생성된 동기 신호 및 정보를 이용하여 중계 모듈의 고전력 증폭기 제어, 감쇄기 제어, RF 파워 검출, 자동 이득 제어 기능 중 하나 이상을 더 수행할 수 있다.

또한, 상기 동기 모듈의 제어부는, 상기 중계 모듈로부터 제어 및 상태 정보를 추출하여 상기 신호 처리부를 통해 기지국으로 전송하는 기능을 더 수행할 수 있다.

더하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템은, 기지국으로부터 무선 신호를 수신하여 광신호로 변환한 후 리모트 유니트로 전송하고, 상기 리모트 유니트로부터 전송된 광신호를 무선 신호로 변환하여 상기 기지국으로 전송하되, 상기 기지국으로부터 수신한 다운링크의 신호 프레임을 분석하여, 시분할 방식으로 구분되는 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 위한 동기 신호를 추출하는 동기 모듈을 포함하여, 상기 동기 모듈로부터 추출된 동기 신호를 광 전송로를 통해 리모트 모듈로 전송하는 마스터 유니트; 및 상기 마스터 유니트로부터 전송된 동기 신호에 따라서, 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 수행함으로써, 다운링크 구간에서 상기 마스터 유니트로부터 전송된 광신호를 수신하여 무선 신호로 변환하여 사용자 장치로 전송하고, 업링크 구간에서 사용자 장치로부터 전송된 무선 신호를 수신하여 광신호로 변환하여 상기 마스터 유니트로 전송하는 리모트 유니트를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 중계 시스템에 있어서, 상기 동기 모듈은 상기 신호 프레임으로부터 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), MIB(Master Information Block), SIB(System Information Block) 및 RS(Reference Signal) 중 하나 이상을 순차적으로 검출하고, 분석하여 상기 다운링크와 업링크의 시작 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성할 수 있으며, 중계 시스템의 제어 및 상태 정보를 상기 기지국을 전송할 수 있으며, 또한, 상기 신호 프레임의 분석 결과에 따라서, 마스터 유니트의 고전력 증폭기 제어, 감쇄기 제어, RF 파워 검출, 자동 이득 제어 기능 중 하나 이상을 더 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 중계 시스템은, 동기 모듈을 통하여 기지국으로부터 수신되는 다운링크의 신호 프레임 분석을 통하여, 더 구체적으로, PSS, SSS, MIB, SIB를 순차적으로 추출하여 분석함으로써, 시분할 방식으로 구분되는 다운링크와 업링크의 스위칭 타이밍을 위한 동기 신호를 획득하고, 이를 이용하여 기지국의 다운링크 및 업링크 스위칭 타이밍에 동기하여 기지국과 사용자 장치 간의 신호 중계를 안정적으로 수행할 수 있으며, 기지국으로부터 스위칭 타이밍이 변경되더라도 변경된 스위칭 타이밍에 맞추어 안정적으로 동작할 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 중계 시스템은, 동기 모듈을 통하여 기지국으로부터 수신된 신호에서 MIB, SIB, 및 RS 중 하나 이상을 분석함으로써 사용 주파수 정보 및 서비스 밴드 정보를 추출할 수 있으며, 이에 따라서 중계 시스템의 사용 주파수 및 서비스 밴드를 자동으로 설정할 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 중계 시스템은, 동기 모듈을 통한 신호 프레임의 분석 결과에 따라서, 중계 시스템의 고전력 증폭기 제어, 감쇄기 제어, RF 파워 검출, 자동 이득 제어 기능 중 하나 이상을 더 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 중계 시스템은 동기 모듈을 통하여 제어 및 상태 정보를 기지국으로 전송하여 원격 제어를 가능케 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 시스템에 구비된 동기 모듈을 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 시스템의 일 구현 예를 나타낸 상세 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 시스템의 다른 구성 예를 나타낸 상세 블록도이다.
도 5는 TD-LTE 방식 기반의 이동통신시스템의 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 TD-LTE 방식 기반의 이동통신시스템의 프레임 구조에 있어서, 스페셜 프레임의 상세 구조를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 중계 시스템은 기지국과 사용자 장치 사이에서 신호를 중계하기 위한 것으로서, 동기 모듈(100) 및 중계 모듈(200)을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 기지국으로부터 사용자 장치로 신호를 전송하기 위한 링크를 다운링크(Down link)라 하고, 사용자 장치가 기지국으로 신호를 전송하는 링크를 업링크(Up link)라 한다. 시분할 방식 이동통신 서비스의 경우, 상기 다운링크 및 업링크가 동일 주파수대를 시분할로 구분하여 사용하게 된다.

상기 동기 모듈(100)은, 기지국으로부터 수신한 신호 프레임을 분석하여, 시분할 방식으로 구분되는 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 위한 동기 신호를 추출한다. 그리고, 중계 모듈(200)은 상기 동기 모듈(100)로부터 추출된 동기 신호에 기초하여 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 수행함으로써, 다운링크 구간에서 상기 기지국으로부터 신호 프레임을 수신하여 사용자 장치로 전달하고, 업링크 구간에서 상기 사용자 장치로부터 수신된 신호를 상기 기지국으로 전송한다.

이를 위해서, 상기 동기 모듈(100) 및 중계 모듈(200)은 기지국과 신호를 송수신하는 안테나 혹은 상기 안테나와 연결된 접속 포트에 동시에 연결되어, 상기 기지국으로부터 수신된 신호를 동시에 수신하여 처리할 수 있다.

특히, 상기 중계 모듈(200)은 신호의 필터링, 증폭 등의 신호 처리를 수행하는 RF 블록을 제어하는 제어부(210)를 포함할 수 있으며, 상기 동기 모듈(100)로부터 추출된 동기 신호는 상기 제어부(210)로 전송되고, 상기 제어부(210)는 입력된 동기 신호에 따라서 다운링크와 업링크에 대한 스위칭을 제어한다.

상술한 동기 모듈(100)의 동작을 TD-LTE 규격에 따른 프레임 구조를 참조하여 더 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 시분할 방식 이동통신 서비스 중, TD-LTE 서비스의 규격에 따른 프레임 구조를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, TD-LTE 규격에 있어서, 하나의 신호 프레임은 10ms의 길이로 이루어지며, #0~#9까지의 10개의 서브프레임(Subframe)으로 구성된다. 즉, 하나의 서브프레임(Subframe)의 길이는 1ms가 된다. 이러한 신호 프레임을 다운링크 및 업링크에서 나누어 사용하게 되는데, 이러한 다운링크와 업링크를 구분하기 위하여, 스페셜 서브프레임(Special Subframe)이라고 하는 절환 스위치가 5ms 또는 10ms 간격으로 사용되며, 상기 스페셜 서브프레임을 기준으로 다운링크에서 업링크로 절환된다. 따라서, TD-LTE에서는 5ms와 10ms의 스위칭 포인트가 존재할 수 있다, 통상 5ms를 사용할 경우 음성 서비스에 적합하며, 10ms의 경우 데이터 활용을 극대화할 수 있다. 이러한 스페셜 서브프레임은 한 신호 프레임의 두번째 서브프레임(Subframe 1)과 7번째 서브프레임(Subframe #6)에 배치된다.

아울러, 스페셜 서브프레임은 도 6에 도시된 바와 같이, 다운링크 파일롯 타임슬롯(DwPTS: Downlink Pilot Time Slot)과, 보호구간(GP: Guard Period), 업링크 파일롯 타임슬롯(UpPTS: Uplink Pilot Time Slot)로 구성된다. DwPTS와 UpPTS는 각각의 자원 구역이 되며, GP는 보호구간으로 다운링크에서 업링크로 전환되는 시점이다.

아울러, 도 6에 도시된 바와 같이, 스페셜 서브프레임의 대부분의 자원은 DwPTS로 되어 있으며, DwPTS에는 셀 접속시 기지국 ID 그룹을 알려주는 PSS(Primary Synchronization Signal)이 매핑되어 있으며, 그 앞에는 그룹별 168개의 기지국 ID를 알 수 있는 SSS(Secondary Synchronization Signal)가 있다. 아울러 UpPTS에는 SRS나 PRACH 포맷이 전송된다.

더하여, 본 발명에 있어서 동기 모듈(100)은 상기 신호 프레임의 MIB(Master Information Block), SIB(System Information Block) 및 RS(Reference Signal) 중 하나 이상을 더 추출하여 분석한다.

MIB는 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 통하여 전송되는 것으로서, 고정된 변조 및 코딩 방식으로 전송되며, 시스템 대역폭(Downlink Bandwidth), 전송 안테나 구조, HARQ 및 동기 관련 정보, PHICH 관련 정보, 시스템 프레임 넘버(SFN: System Frame Number)등의 정보를 포함하며, 반면에, SIB는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)을 통해 전송되는 것으로서 다수의 SIB(예를 들어, SIB1에서 SIB13)가 존재한다. 일부를 예로 들면, SIB1은 셀과 액세스할 수 있는 정보와 TDD의 특수 서브프레임 구성에 대한 정보, 다른 SIB 들의 스케쥴링에 대한 정보를 포함하며, SIB2는 셀에 액세스할 수 있도록 터미널이 필요로 하는 정보(UL cell Bandwidth, 랜덤 액세스 파라미터, UL 전력 제어에 연관된 파라미터)를 포함하며, SIB3는 셀 재선택에 관련된 정보가 포함되며 SIB4~SIB8은 이웃 셀에 관련된 정보(동일 주파수의 이웃 셀, 다른 주파수의 이웃 셀, non-LTE 방식의 이웃 셀에 대한 정보)를 포함하며, SIB9는 HeNB의 이름을 포함하며, SIB10~SIB12는 공동 재난 메시지를 포함하며, SIB13은 MBMS 수신에 대한 정보를 포함한다. RS는 SSS 및 PSS를 검출하여 셀 ID와 동기를 한 사용자 장치로 전송하는 기준 신호이다.

기지국은 사용자 장치가 기지국의 셀을 탐색하여 선택할 수 있도록, SSS/PSS, RS(Reference Signal), MIB, SIB를 차례로 사용자 장치로 전송하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 동기 모듈(100)은 수신되는 신호 프레임으로부터, PSS, SSS, MIB, SIB, RS 중 하나 이상을 추출하고, 해당 정보를 분석함으로써, 다운링크와 업링크의 시작 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성할 수 있으며, 아울러, 동기 모듈(100)은 이렇게 분석된 정보를 이용하여 중계 모듈(200)에 대한 고전력 증폭기 제어, 감쇄기 제어, RF 파워 검출, 자동 이득 제어 중 하나 이상을 더 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 중계 모듈(200)은 상기 동기 모듈(100)을 통해서 기지국으로부터의 중계 시스템에 대한 제어 신호를 수신받고, 중계 시스템의 상태 및 제어 정보를 상기 동기 모듈(100)을 통해 상기 기지국을 전송할 수 있다. 이에 따르면, 중계 시스템에 대한 원격 제어가 가능해진다. 이를 위하여, 동기 모듈(100)은 LTE 모뎀 기능을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 시스템에 구비된 동기 모듈(100)을 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명에 따른 동기 모듈(110)은 신호 처리부(110)와, 제어부(120)를 포함할 수 있으며, 상기 신호 처리부(110)는 베이스 밴드 모뎀과 RF 송수신기를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 신호 처리부(110)는 기지국으로부터 전송되는 다운링크의 신호 프레임을 분석하여, 동기 신호를 추출하고, 아울러, 중계 모듈(200)로부터 전송된 제어 및 상태 정보를 업링크를 통해 기지국으로 전송한다. 이때, 제어부(120)는 상기 신호 처리부(110)로부터 전송된 동기 신호를 중계 모듈(200)에서 사용 가능하도록 신호 처리(예를 들어, 오프셋, 극성 조정 등)를 수행하여 중계 모듈(200)로 전송하며, 역으로 중계 모듈(200)로부터 제어 및 상태 정보를 수신하면, 기지국으로 전송 가능한 신호 형태로 변환하여 상기 신호 처리부(110)로 출력한다. 또한, 상기 제어부(120)는 상기 신호 처리부(110)로부터 전송된 동기 신호 및 정보를 이용하여, 중계 모듈(200)의 HPA 제어, 감쇄기 제어, RF 파워 검출, AGC 등을 위한 제어를 지원한다.

이때, 신호 처리부(110)의 동작을 더 구체적으로 설명하면, 상기 신호 처리부(110)는 기지국으로부터 전송된 다운링크의 신호 프레임을 분석하여, 이로부터 PSS, SSS, RS 등을 확인하여 프레임 동기를 맞추고, 업링크-다운링크 프레임 구조를 분석하여 다운링크와 업링크의 시작 시점을 나타내는 동기 신호를 생성한다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, PSS는 서브프레임 #1과 #6의 3번째 OFDM 심볼에 포함되어 기지국으로 전송되는 것으로서, 5ms 마다 PSS를 확인할 수 있다. 따라서, CP의 길이에 상관없이 5ms의 시간 동기를 맞출 수 있다. PSS는 Zadoff-Chu sequence로 구성되어 있으므로, 시간 도메인에서 찾을 수 있다. 따라서, PSS를 검출함으로써, OFDM 심볼 타이밍과 물리 계층의 셀 ID를 알 수 있다.

다음으로, SSS는 서브프레임 #0의 마지막 OFDM 심볼에서 전송된다. 따라서, SSS를 검출하면 신호 프레임의 시작 타이밍을 알 수 있게 되며, 더불어, 셀 ID와 CP의 길이를 알 수 있다. 이후, MIB와 SIB를 통해 다운링크-업링크 구조와 같은 이동 통신 시스템의 주요 정보를 얻을 수 있다.

여기서 PSS와 SSS의 검출은 셀 탐색 기능을 통하여 이루어질 수 있다.

즉, 상기 동기 모듈(100)의 신호 처리부(110)는 먼저, PSS를 검출하여, 해당 기지국 셀의 5ms 타이밍을 확인하고, 심볼 타임을 수집한 후, 주파수 동기화 정보, 물리 계층의 셀 ID를 확인한다.

이어서, 동기 모듈(100)의 신호 처리부(110)는 SSS를 검출하여, 신호 프레임의 경계(boundary) 및 CP 길이를 검출하고, 셀 ID 그룹을 확인하고, RS 검출 및 채널 추정을 수행한다.

그리고 동기 모듈(100)의 신호 처리부(110)는 해당 기지국으로부터 전송되는 PBCH의 MIB를 획득하여, 다운링크의 셀 채널 대역폭을 확인하고, PHICH를 획득하여 SFN(System frame number)를 획득한다.

또한, 동기 모듈(100)의 신호 처리부(110)는 SIB를 획득하여, 접속 제약 정보 및 다운링크-업링크 구조 정보를 추출한다.

이상의 처리에서 추출된 정보를 조합함으로써, 동기 모듈(100)의 신호 처리부(110)는 다운링크와 업링크를 시작 시점을 나타내는 동기 신호를 생성하여 제어부(120)로 출력한다.

이렇게 신호 처리부(110)로부터 출력된 동기 신호 및 제어 정보는 제어부(120)를 통해서 중계 모듈(200)의 제어부(210)로 전달된다. 그리고, 중계 모듈(200)의 제어부(210)는 동기 모듈(100)로부터 제공받은 동기 신호에 따라서 중계 모듈(200)의 다운링크와 업링크 간의 스위칭을 제어하고, 사용 주파수 및 서비스 밴드의 설정, 이득 제어를 수행한다.

이어서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 중계 시스템의 상세 구현 예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 시스템의 일 구현 예를 나타낸 상세 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 중계 시스템은, 무선 방식으로 구현된 것으로서, 기지국으로부터 소정 거리(예를 들어, 통신 커버리지 범위) 내에 위치하여, 상기 기지국과 무선 신호를 송수신하며, 아울러, 주변의 사용자 장치와 통신을 수행하는 것이다.

특히, 중계 모듈(200-1)은, 제어부(210)와 RF 블록(220)으로 이루어지는데, 상기 RF 블록(220)은, 대역통과필터(221,229), 스위치(223,228), 증폭기(224, 227, 230, 233), 감쇄기(225, 231), 다운링크모듈(226), 및 업링크 모듈(232)을 포함하여 이루어질 수 있다. 더하여, 상기 증폭기(224, 227, 230, 233)는 잡음을 최소화시키기 위하여 저잡음증폭기로 구현될 수 있으며, 상기 스위치(223,228)은 고 출력 스위치(High Power Switch)로 구현될 수 있다.

아울러, 동기 모듈(100)은 커플러(222)를 통해서 기지국과 신호를 송수신하는 안테나(ANT1) 단측에 커플러(222)를 통해 연결되어, 안테나(ANT1)으로부터 수신된 신호를 입력받거나, 송신할 신호를 안테나(ANT1)을 통해서 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 커플러(222)는 대역통과필터(221)와 스위치(223) 사이에 구비될 수 있다.

상술한 구성에 있어서, 기지국으로부터 사용자 장치로 전송되는 하향 신호는 다운링크 구간 동안, 안테나(ANT1)을 통해 수신된 후, 대역통과필터(221)을 통해서 필터링되고, 스위치(223)를 통해서 증폭기(224)로 전달되며, 증폭기(224)에서 저잡음 증폭되고, 감쇄기(225)를 통해서 이득 제어된 후, 다운링크 모듈(226) 및 증폭기(227), 스위치(228), 대역통과필터(229)를 통과한 후, 안테나(ANT2)를 통해서 사용자 장치로 전송된다.

반대로, 사용자 장치로부터 기지국으로 전송되는 상향 신호는, 업링크 구간동안, 안테나(ANT2)를 통해 수신된 후, 대역통과필터(229), 스위치(228), 증폭기(230), 감쇄기(231), 업링크 모듈(232), 증폭기(233), 스위치(223), 및 대역통과필터(221)를 통과한 후, 안테나(ANT1)를 통해서 기지국으로 전송된다.

이때, 동기 모듈(100)은 상기 커플러(222)를 통해서 기지국으로부터 전송된 신호를 입력받아, 해당 신호 프레임을 분석하여, PSS, SSS, MIB, SIB, RS 중 하나 이상을 추출하여 분석하여, 다운링크와 업링크의 시작 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하여 제어부(210)로 전송하며, 또한 고전력 증폭기의 제어, 감쇄기 제어, RF 검출, 자동 이득 제어 중 하나 이상의 정보를 제어부(210)로 제공할 수 있다.

제어부(210)는 상기 동기 모듈(100)로부터 전송된 동기 신호에 따라서, 스위치(223,228)의 동작을 제어함으로써, 다운링크 구간 및 업링크 구간에 동기되어, 상향 신호 및 하향신호를 처리할 수 있도록 제어한다. 아울러, 제어부(210)는 동기 모듈(100)로부터의 제어 신호에 따라서, 감쇄기(231)의 제어, 증폭기(233)의 제어, 스위치(223)의 제어를 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 시스템의 다른 구성 예를 나타낸 상세 블록도이다.

도 4의 예에서는, 광 전송로를 이용하여 신호를 중계하는 광 중계 방식의 중계 시스템을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 광 중계 방식의 중계 시스템은, 크게 기지국과 신호를 송수신하는 마스터 유니트(41)와, 사용자 장치와 신호를 송수신하는 리모트 유니트(42)를 포함하며, 상기 마스터 유니트(41)와 리모트 유니트(42)는 서로 광 선로(26)를 통해서 연결된다.

상기 마스터 유니트(41)는, 기지국으로부터 무선 신호를 수신하여 광신호로 변환한 후 리모트 유니트(42)로 전송하고, 상기 리모트 유니트(42)로부터 전송된 광신호를 무선 신호로 변환하여 상기 기지국으로 전송한다. 이를 위하여, 상기 마스터 유니트(41)는 대역 통과 필터(411,412), RF 블록(414) 및 광전 변환부(415)를 포함한다. 상기 대역 통과 필터(411,412)는 기지국의 사용 주파수 및 서비스 밴드에 따라서 통과 대역이 결정될 수 있다. 아울러, 상기 RF 블록(414)은 신호의 필터링, 증폭, 감쇄 등의 신호 처리를 위한 구성으로서, 도 3에서 보인 바와 같이, 증폭기, 감쇄기, 필터 등을 포함할 수 있다. 특히, 도 4의 실시 예에 도시한 마스터 유니트(41)측은 다운링크의 하향 신호를 수신하기 위한 안테나(ANT41)와 업 링크의 상향 신호를 송신하기 위한 안테나(ANT41)가 각각 구비되어 있어, 상향 신호 라인과 하향 신호 라인이 구분되어 있으므로 스위치는 구비되지 않는다. 그리고, 광전 변환부(415)는 상기 RF 블록(414)에서 처리된 하향 신호를 광 신호로 변환하여 광 선로(26)로 전송하고, 광 선로(26)로부터 수신된 광 신호를 전기 신호 형태의 상향 신호로 변환하여 RF 블록(414)으로 출력한다.

다음으로, 리모트 유니트(42)는 상기 마스터 유니트(41)로부터 전달받은 광 신호를 무선 신호로 변환하여 사용자 장치로 전송하고, 사용자 장치로부터 수신한 무선 신호를 광신호로 변환하여 상기 마스터 유니트(41)로 전송한다. 이를 위하여, 상기 리모트 유니트(42)는 광전 변환부(421)와 RF 블록(422)과 스위치 블록(423)과 대역 통과 필터(424, 425)를 포함할 수 있다. 상기 스위치 블록(423)은 제어부(426)의 제어에 따라서 스위칭 동작하여, RF 블록(422)의 출력 신호를 대역통과필터(424)를 통해 안테나(ANT43)로 송출하거나, 안테나(ANT44)를 통해 수신한 신호를 RF 블록(422)으로 전달한다. RF 블록(422)은 광전 변환부(421)로부터 입력된 하향 신호에 대해 증폭, 필터링, 이득제어중 하나 이상의 신호 처리를 수행하여 스위치 블록(423)을 통해 안테나로 송출하거나, 스위치블록(423)를 통해 전달된 상향 신호에 대해 증폭, 필터링, 이득 제어 중 하나 이상의 신호 처리를 수행하여 광전 변환부(421)로 출력한다. 광전 변환부(421)는 광 선로(26)로부터 전송된 광 신호를 전기 신호인 하향 신호로 변환하여 RF 블록(422)으로 출력하거나, RF 블록(422)로부터 입력된 상향 신호를 광 신호로 변환하여 광 선로(26)로 송출한다.

이때, 상기 마스터 유니트(41)는 상기 기지국으로부터 수신한 신호의 신호 프레임을 분석하여, 시분할 방식으로 구분되는 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 위한 동기 신호를 추출하는 동기 모듈(100)을 포함한다.

상기 동기 모듈(100)은 안테나단과 연결된 신호선에 커플러(413)를 통해 연결되어, 해당 안테나를 통해 수신된 신호를 입력받고, 입력된 신호 프레임을 분석하여 동기 신호, 고전력 증폭기의 제어, 감쇄기 제어, RF 검출, 자동 이득 제어를 위한 제어 신호를 상기 마스터 유니트(41)의 제어부(416)로 제공한다.

상기 제어부(416)는 상기 동기 모듈(100)로부터 전송된 제어 신호에 따라서 기지국의 사용 주파수 및 서비스 밴드에 맞추어 중계 시스템의 사용 주파수 및 서비스 밴드를 설정하고, 아울러, 상기 RF 블록(414)의 이득 제어를 수행할 수 있다.

더하여, 상기 제어부(416)는 동기 모듈(100)로부터 전달된 동기 신호를 광전 변환부(415), 광 선로(26) 및 광전 변환부(421)을 통해서 리모트 유니트(42)의 제어부(426)로 전달할 수 있다.

이에 상기 리모트 유니트(42)의 제어부(426)는 상기 마스터 유니트(41)로부터 전송된 동기 신호에 따라서 스위치 블록(423)을 제어하여, 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 수행함으로써, 다운링크 구간에서 상기 마스터 유니트(41)로부터 전송된 광신호를 수신하여 무선 신호로 변환하여 사용자 장치로 전송하고, 업링크 구간에서 사용자 장치로부터 전송된 무선 신호를 수신하여 광신호로 변환하여 상기 마스터 유니트(41)로 전송할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으나, 여기에 개시된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 중계 시스템은, 동기 모듈을 통하여 기지국으로부터 수신되는 다운링크의 신호 프레임 분석을 통하여, 더 구체적으로, PSS, SSS, MIB, SIB를 순차적으로 추출하여 분석함으로써, 시분할 방식으로 구분되는 다운링크와 업링크의 스위칭 타이밍을 위한 동기 신호를 획득하고, 이를 이용하여 기지국의 다운링크 및 업링크 스위칭 타이밍에 동기하여 기지국과 사용자 장치 간의 신호 중계를 안정적으로 수행할 수 있으며, 기지국으로부터 스위칭 타이밍이 변경되더라도 변경된 스위칭 타이밍에 맞추어 안정적으로 동작할 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 중계 시스템은, 동기 모듈을 통하여 기지국으로부터 수신된 신호에서 MIB, SIB, 및 RS 중 하나 이상을 분석함으로써 사용 주파수 정보 및 서비스 밴드 정보를 추출할 수 있으며, 이에 따라서 중계 시스템의 사용 주파수 및 서비스 밴드를 자동으로 설정할 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 중계 시스템은, 동기 모듈을 통한 신호 프레임의 분석 결과에 따라서, 중계 시스템의 고전력 증폭기 제어, 감쇄기 제어, RF 파워 검출, 자동 이득 제어 기능 중 하나 이상을 더 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 중계 시스템은 동기 모듈을 통하여 제어 및 상태 정보를 기지국으로 전송하여 원격 제어를 가능케 한다.

100: 동기 모듈
200: 중계 모듈
110: 신호처리부
120: 제어부

Claims (9)

1. 기지국으로부터 수신한 다운링크의 신호 프레임을 분석하여, 시분할 방식으로 구분되는 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 위한 동기 신호를 추출하는 동기 모듈; 및
   상기 동기 모듈로부터 추출된 동기 신호에 기초하여 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 수행함으로써, 다운링크 구간에서 상기 기지국으로부터 신호 프레임을 수신하여 사용자 장치로 전달하고, 업링크 구간에서 상기 사용자 장치로부터 수신된 신호를 상기 기지국으로 전송하는 중계 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 동기 모듈은 상기 신호 프레임으로부터 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), MIB(Master Information Block), SIB(System Information Block) 및 RS(Reference Signal) 중 하나 이상을 순차적으로 검출하고, 분석하여 상기 다운링크와 업링크의 시작 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 동기 모듈은, 베이스밴드 모뎀, RF 송수신기를 포함하여, 상기 다운링크의 신호 프레임로부터 PSS, SSS, MIB, SIB, RS 중 하나 이상의 검출 및 분석을 수행하여 상기 동기 신호를 생성하는 신호 처리부; 및
   상기 신호 처리부로부터 생성된 동기 신호를 중계 모듈에서 사용 가능하도록 조정하여 상기 중계 모듈로 전송하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 동기 모듈의 제어부는
   상기 신호 처리부로부터 생성된 동기 신호 및 정보를 이용하여 중계 모듈의 고전력 증폭기 제어, 감쇄기 제어, RF 파워 검출, 자동 이득 제어 기능 중 하나 이상을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템.
5. 제3항에 있어서, 상기 동기 모듈의 제어부는
   상기 중계 모듈로부터 제어 및 상태 정보를 추출하여 상기 신호 처리부를 통해 기지국으로 전송하는 기능을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템.
6. 기지국으로부터 무선 신호를 수신하여 광신호로 변환한 후 리모트 유니트로 전송하고, 상기 리모트 유니트로부터 전송된 광신호를 무선 신호로 변환하여 상기 기지국으로 전송하되, 상기 기지국으로부터 수신한 다운링크의 신호 프레임을 분석하여, 시분할 방식으로 구분되는 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 위한 동기 신호를 추출하는 동기 모듈을 포함하여, 상기 동기 모듈로부터 추출된 동기 신호를 광 전송로를 통해 리모트 모듈로 전송하는 마스터 유니트; 및
   상기 마스터 유니트로부터 전송된 동기 신호에 따라서, 다운링크와 업링크 구간의 스위칭을 수행함으로써, 다운링크 구간에서 상기 마스터 유니트로부터 전송된 광신호를 수신하여 무선 신호로 변환하여 사용자 장치로 전송하고, 업링크 구간에서 사용자 장치로부터 전송된 무선 신호를 수신하여 광신호로 변환하여 상기 마스터 유니트로 전송하는 리모트 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 동기 모듈은 상기 신호 프레임으로부터 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), MIB(Master Information Block), SIB(System Information Block) 및 RS(Reference Signal) 중 하나 이상을 순차적으로 검출하고, 분석하여 상기 다운링크와 업링크의 시작 타이밍을 나타내는 동기 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 마스터 유니트는 상기 동기 모듈을 통해서 기지국으로부터 중계 시스템에 대한 제어 신호를 수신받고, 중계 시스템의 상태 및 제어 정보를 상기 동기 모듈을 통해 상기 기지국을 전송하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템.
9. 제6항에 있어서, 상기 동기 모듈은
   상기 신호 프레임의 분석 결과에 따라서, 마스터 유니트의 고전력 증폭기 제어, 감쇄기 제어, RF 파워 검출, 자동 이득 제어 기능 중 하나 이상을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 기반의 이동 통신 서비스를 위한 중계 시스템.

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